De RoboFly Universiteit van Washington
Sta me toe u mee te nemen op een reis door mijn geheugen. Als jonge knaap sprak een film die ik zag tot mijn verbeelding: Fantastic Voyage, een film uit 1966 over mensen die gekrompen werden tot microscopische grootte en in het lichaam van een gewonde wetenschapper werden gestuurd om zijn hersenen te herstellen. Het idee raakte een gevoelige snaar bij me. Ik stelde me voor dat de wetenschap ooit in staat zou zijn een soort miniatuurmachine te maken die medische ingrepen van binnenuit uitvoert.
Spoel enkele decennia vooruit naar de 21ste eeuw, toen ik mijn carrière begon als een jonge neurowetenschapper die zich met robotica bezighield. Ik dacht aan robots als machines die variëren van de grootte van een huisdier tot grote apparaten die zijn ontworpen om zware taken uit te voeren. Ik hoorde echter al snel de eerste aanwijzingen over onderzoek naar miniatuurrobots die precies het soort rol speelden dat de miniatuurwetenschappers in Fantastic Voyage speelden. Betekende dit dat wat ik me als kind had voorgesteld, nu werkelijkheid zou worden?
Onlangs heeft een team van onderzoekers van de Stanford Universiteit in Californië de eerste mijlpaal bereikt op weg naar de ontwikkeling van origami robots van 7,8 mm breed: een proof-of-concept prototype. Ze noemden het een millirobot. De robot gebruikt het vouwen/ontvouwen van Kresling origami om te rollen, te flippen en te draaien. Deze robots worden draadloos bediend met behulp van magnetische velden om in nauwe ruimtes te bewegen en hun vorm te veranderen voor medische taken, zoals ziektediagnose, medicijnafgifte en zelfs chirurgie. Ze maken deel uit van een nieuwe trend in wat “piepkleine robot”-onderzoek wordt genoemd.
Het scala aan technologieën en toepassingen voor piepkleine robots is breed, van drones tot pillen, en van bewaking en redding tot biomedicijnen.
Hier zijn vijf opmerkelijke voorbeelden van piepkleine robots:
1. Black Hornet spionage drones
Ontworpen en gecommercialiseerd door het Amerikaanse technologisch conglomeraat Teledyne om voetsoldaten heimelijk op de hoogte te brengen van potentiële bedreigingen. Hij is klein genoeg om in de handpalm van een volwassene te passen en is bijna geluidloos. De batterij gaat tot 25 minuten mee en het bereik is tot 2 km. Deze drones zenden live video en high definition beelden terug naar de operator. Ze kosten $200.000 (£165.000).
2. RoboBee
Een robot geïnspireerd door de biologie van een bij. Hij is ongeveer zo groot als een stuiver en kan in de toekomst worden gebruikt voor gewasbestuiving, zoek- en reddingsmissies en bewaking, alsook voor weer- en klimaatmonitoring. De modelrobot wordt aangedreven en bestuurd door een kleine elektrische ketting.
3. RoboFly
Lijkt erg op de RoboBee (in het ontwikkelingsteam van de Universiteit van Washington zit zelfs een van de oorspronkelijke onderzoekers achter de RoboBee). Hij is iets zwaarder dan een tandenstoker, ongeveer zo groot als een echte vlieg en wordt aangedreven door een laserstraal die op zijn lichaam moet worden gericht. De makers van Robofly hopen dat het uiteindelijk in staat zal zijn om gaslekken te vinden en energie te oogsten uit radiofrequentiesignalen of een kleine batterij te gebruiken als energiebron.
De RoboFly wordt aangedreven door een laser.
Universiteit van Washington
4. Microschelpen
Gemanipuleerde sint-jakobsschelpen, een fractie van een millimeter klein. Het zijn prototypes ontworpen om te navigeren in de bloedbaan of rond het oog. Ze zijn bedoeld voor gebruik in toekomstige medische toepassingen, aangedreven door een extern magnetisch veld, net als de millirobots.
5. De robotpil van Rani Therapeutics
Een paarse capsule die kan worden ingeslikt en door de maag en darmen navigeert om geneesmiddelen zoals insuline in de darmwand te injecteren, waar zich geen scherpe pijnreceptoren bevinden.
Rani Therapeutics RaniPill.
Al deze systemen lijken dezelfde uitdagingen te hebben. Ze zijn moeilijk van stroom te voorzien. Er is nog geen batterijtechnologie die klein genoeg is om energie op te slaan in deze robots. Dat betekent dat ofwel deze robots een korte levensduur hebben, ofwel ze een tui nodig hebben of een soort draadloze energie die op hen gericht is.
Ze zijn ook te klein om hersenen te hebben. De computationele hardware die je op een van deze robots kunt monteren om intelligentie aan boord te verschaffen zal niet veel verder gaan dan “hoe de linkervleugel te flapperen”; niets dat ze volledig autonoom zou maken. De RoboBee zou weten hoe hij met zijn vleugels moet slaan, maar zou niet in staat zijn om zelf te beslissen waar hij heen gaat.
Kleine robots zijn dichter dan ooit bij algemeen gebruik. Bewijzen van concept zijn er, en worden steeds overtuigender. Maar je kunt niet garanderen dat deze technologie in de nabije toekomst (de komende tien jaar) levensvatbaar zal zijn. Toch zegt het kind in mij dat deze kleine robots een grote toekomst voor zich hebben.
Joao Filipe Ferreira werkt niet voor, geeft geen advies aan, heeft geen aandelen in, en ontvangt geen financiering van bedrijven of organisaties die baat hebben bij dit artikel, en heeft geen relevante relaties buiten zijn academische aanstelling bekend gemaakt.
